碳化硅对球墨铸铁气缸套影响的研究.pdf

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1、38内燃机与配件2015年第8期碳化硅对球墨铸铁气缸套影响的研究ResearchontheEffectsofSiliconCarbideforNodularCastIronCylinderLiner李延彪秦小才张亮亮马旭龙(中原内配集团股份有限公司)[摘要]本文研究了通过顺流孕育方式加入75硅铁与碳化硅混合物对球墨铸铁气缸套金相、硬度、力学性能及摩擦磨损性能的影响。[关键词]碳化硅球墨铸铁气缸套顺流孕育性能研究Abstract：Thispaperstudiesthedownstreaminoculationwaytojoin7

2、5ferrosiliconandsiliconcal"-bidemixtureofnodularcastironcylinderlinermetallography，hardness，mechanicalpropertiesandtheinfluenceoffrictionandwearperformance．keywords：siliconcarbidenodularcastironcylinderlinerDownstreamperformancestudy1引言气缸套作为发动机的核心零部件，目前主要通过水冷金属型离心铸造

3、法生产，随着内燃机国Ⅳ排放标准的全面推行，对发动机气缸套的各种性能提出了更高的要求，球墨铸铁以其优良的力学性能及抗穴蚀性能得到了越来越多主机厂的亲睐，然而，我厂通过水冷金属型离心铸造法生产球墨铸铁气缸套时发现，生产的球墨铸铁气缸套石墨球不均匀且石墨球数量较少，为此我厂研究了通过顺流孕育方式加入75硅铁与碳化硅混合物对球墨铸铁气缸套金相、硬度、力学性能及摩擦磨损性能的影响。2实验方法及过程2．1实验缸套成分及制备过程：通过水冷金属型离心铸造法生产球墨铸铁缸套毛坯¨J，其成份质量百分比如下：C：3．50—3．70，Si：2．2—2

4、．7，P：<0．1，S：<0．02，Ni：0．3—0．4，Cu：0．5—0．7，Nb：0．04—0．05，残留Mg：0．02—0．05，ce：0．02—0．04，余量为铁；实验的具体过程如下：1)、采用500Kg中频感应电炉熔炼，熔炼温度15000C一15500C，铁水熔化后静置10分钟。2)、采用单工位离心浇注机进行浇注，将静置后的铁水进行顺流孕育处理(具体方案见表一)并倒人大浇包中进行球化处理，球化剂牌号FeS—iMs6RE2，然后转入浇火勺中进行浇注，同时进行二次孕育，二次孕育剂为硅锶，二次孕育后进行浇注，浇铸温度145

5、00C一1490℃，浇注机转速1500—1600转／分。表1一次孕育处理方案项次方案一(旧工艺)方案二(改善工艺)75SiFe与碳化硅一次孕育75SiFe0．7％混合物0．7％2．2实验缸套的金相检验结果将离心铸造生产的两种方案缸套进行取样检验，具体结果如表2所示，由检验结果知，单纯使用75SiFe进行孕育处理的气缸套硬度为260HBW，按照GB／T9441—2009球化率90％(如图1)，球化等级3级，但石墨球圆整度较差，球墨大小30—80ram，球墨个数约200，珠光体含量90％，铁素体含量10％(如图2)；使用75SiF

6、e与碳化硅混合物进行孕育处理的气缸套硬度为270HBW，按照GB／19441—2009球化率大于95％(如图3)，球化等级1级，球墨大小30—40mm，球墨个数约300，珠光体含量85％(如图4)，铁素体含量15％。2．3金相对比结论通过对两种方案缸套进行取样检验知，使用75SiFe与碳化硅混合物进行孕育处理的气缸套相比李延彪秦小才张亮亮马旭龙：碳化硅对球墨铸铁气缸套影响的研究39单纯使用75SiFe进行孕育处理的气缸套，硬度略高，球化率有所提高，石墨球的圆整度及均匀性变好，石墨球数量明显增多，基体组织中铁素体含量有所增多[2

7、1；为进一步研究使用75SiFe与碳化硅混合物进行孕育处理对气缸套性能的影响，特对两种方案气缸套的力学性能、摩擦磨损性能进行了检测对比分析。表2两种方案缸套金相对比参数方案一气缸套方案二气缸套硬度HBW：260275球化率％：90>95球化等级：3级1级球墨大小：30—8030—40珠光体含量％：9085铁素体含量％：1015j萋0憋_≮赣鳃渣≮麓警!譬二‘如j{l；隧爵眵曩吕’】l鱼叁监=d图!磨损面基体组织500倍(方案一)图3磨损面石墨100倍图4磨损面基体组织500倍(方案二1(方案二l表3两种方案缸套力学性能对比抗拉

8、强度弹性模量断裂时的伸长率项次MPaGPa％不小于方案一7001601方案二80017523缸套性能分析3．1力学性能检测结果通过加工抗拉强度及弹性模量试棒(如图8)检测两种方案气缸套力学性能，结果如表3，由检测结果知，单纯使用75SiFe进行孕育处理的气缸套抗拉强度达700